直升機(jī)飛行原理圖解

1、飛行原理（圖解）直升機(jī)能夠垂直飛起來的基本道理簡單，但飛行控制就不簡單了。 旋翼可以產(chǎn)生升力，但誰來產(chǎn)生前進(jìn)的推力呢？單獨(dú)安裝另外的推進(jìn)發(fā)動機(jī)當(dāng)然可以，但這樣增加重量和總體復(fù)雜性，能不能使旋翼同時(shí)擔(dān)當(dāng)升力和推進(jìn)作用呢？升力-推進(jìn)問題解決后，還有轉(zhuǎn)向、俯仰、滾轉(zhuǎn)控制問題。旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力的同時(shí)，對機(jī)身產(chǎn)生反扭力（初中物理：有作用力就一定有反作用力），所以直升機(jī)還有一個(gè)特有的反扭力控制問題直升機(jī)主旋翼反扭力的示意圖沒有一定的反扭力措施，直升機(jī)就要打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/尾槳是抵消反扭力的最常見的方法直升機(jī)抵消反扭力的方案有很多，最常規(guī)的是采用尾槳。主旋翼順時(shí)針轉(zhuǎn)，對機(jī)身就產(chǎn)生逆，以抵消主旋翼的反扭力時(shí)針方向的反扭

2、力，尾槳就必須或推或拉，產(chǎn)生順時(shí)針方向的推力抵消反扭力的主旋翼-尾槳布局，也稱常規(guī)布局，因?yàn)檫@最常見/典型的貝爾407的尾槳主旋翼當(dāng)然也可以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，順時(shí)針還是逆時(shí)針，兩者之間沒有優(yōu)劣之分。有意思的是，美、英、德、意、日直升機(jī)的主旋翼都是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，法、俄、中、E仄波蘭直升機(jī)都是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，英、德、意、日的直升機(jī)工業(yè)都是從美國引進(jìn)許可證開始的，和美國采用 相同的習(xí)慣可以理解，中、Eh波蘭是從前蘇聯(lián)和法國引進(jìn)許可證開始的，和法、俄的習(xí)慣相同也可以理解，但美國和俄羅斯為什么從一開始選定不同的方向，法國為什么不和選美國一樣的方向，而和俄羅斯一致，可能只是一個(gè)歷史的玩笑。各國直升機(jī)主旋翼旋轉(zhuǎn)方向的比

3、較尾槳給直升機(jī)的設(shè)計(jì)帶來了很多麻煩。尾槳要是太大了，會打到地上，所以尾槳尺寸受到限制，要提供足夠的反扭力，就需要提高轉(zhuǎn)速，這 樣，尾槳翼尖速度就大，尾槳的噪聲就很大。極端情況下，尾槳翼尖速度甚至可以超過音速，形成音爆.尾槳需要安裝在尾撐上，尾撐越長，尾槳的力矩越大，反扭力效果越好，但尾撐的重 量也越大。為了把動力傳遞到尾槳，尾撐內(nèi)需要安裝一根長長的傳動軸，這又增加了重量和機(jī)械復(fù)雜性.尾槳是直升機(jī)飛行安全的最大挑戰(zhàn)，主旋翼失去動力，直升機(jī)還可以自旋著陸:但尾槳一旦失去動力，那直升機(jī)就要打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，失去控制.在戰(zhàn)斗中，直升機(jī)因?yàn)槲矘軗p而墜毀的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于因?yàn)槠渌课槐粨糁械那闆r。即使不算戰(zhàn)損情況，平

4、時(shí)使用中，尾槳對地面人員的危險(xiǎn)很大，一不小心 ，附近的人員和器材就會被打到。在居民區(qū)或林間空地懸停或起落時(shí)，尾槳很容易掛上建筑物、電線、樹枝、飛舞物品尾槳可以是推式，也可以是拉式，一般認(rèn)為以推式的效率為高。 雖然不管推式還是拉式， 氣流總是要流經(jīng)尾撐， 但在尾槳加速氣流前， 低速氣流流經(jīng)尾撐的動能損失較小。尾槳的旋轉(zhuǎn)方向可以順著主旋翼，也就是說，對于逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的主旋翼，尾槳向前轉(zhuǎn)（或者說，從右面向直升機(jī)看，尾槳順時(shí)針旋轉(zhuǎn)），這樣尾槳對主旋翼的氣動干擾小，主旋翼的升力可以充分發(fā)揮。尾槳也可以逆著主旋翼的方向旋轉(zhuǎn)，也就是說，對于逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的主旋翼，尾槳向后轉(zhuǎn)（或者說，從右面向直升機(jī)看，尾槳逆時(shí)針旋

5、轉(zhuǎn)），這樣尾槳和主旋翼之間形成一個(gè)互相干擾，主旋翼的升力受到損失，但尾槳的作用加強(qiáng)，所以可以縮小尺寸，或降低功率.兩者沒有絕對的優(yōu)劣，設(shè)計(jì)得當(dāng)時(shí)，一般選擇順著轉(zhuǎn)，只有設(shè)計(jì)不當(dāng)、尾槳控制作用不夠時(shí)，才選擇逆著轉(zhuǎn)，像米一24直升機(jī)那樣.涵道尾槳（fenestron）將尾槳縮小， 隱藏在尾撐端部的巨大開孔里，相當(dāng)于給尾槳安上一個(gè)罩子，這樣大大改善了安全性，不易打到周圍的物體。由于涵道尾槳的周邊是遮蔽的，尾槳翼尖附近的氣流情況大大簡化，翼尖速度較高也不至于大大增加噪聲。罩子的屏蔽也使前后方向上的噪聲大大減小 .涵道尾槳的缺點(diǎn)是風(fēng)扇的包圍結(jié)構(gòu)帶來較大的重量，這個(gè)問題 隨涵道尾槳直徑增加而急劇惡化，所以涵

6、道尾槳難以用到大型直升機(jī)上。涵道尾槳只有法國直升機(jī)上采用，美國的下馬了的 Comanche是法國之外少見的采用涵道尾槳的例子。海豚直升機(jī)上的涵道尾槳/經(jīng)典的采用涵道尾槳的EC-120直升機(jī)，中國參加合作制造已經(jīng)下馬的美國 RAH-66科曼奇”直升機(jī)同樣采用涵道尾槳另一個(gè)取代尾槳的方案是NOTAR,NOTAR是No Tail Rotor （意為無尾槳）的簡稱，用噴氣引射和主旋翼下洗氣 流的有利交互作用形成反扭力。主旋翼產(chǎn)生的下洗氣流從尾撐兩側(cè)流經(jīng)尾撐，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣通過尾撐一側(cè)的向下開槽噴出，促使這一側(cè)的下洗氣流向尾撐表面吸附并加速（即所謂射流效應(yīng)或 Coanda效應(yīng)），形成尾撐兩側(cè)氣流的

7、速度差，產(chǎn)生向一側(cè)的側(cè)推力，實(shí)現(xiàn)沒有尾槳的反扭力。尾撐頂端的直接噴氣控制提供更精細(xì)的方向控制，但不提供主要的反扭力,不是不可以，而是用射流效應(yīng)可以用較少的噴氣就實(shí)現(xiàn)較大的反扭力。從這個(gè)原理推而廣 之，如果把尾撐的截面做成機(jī)翼一樣，下洗氣流本身就可產(chǎn)生側(cè)推力，甚至可以在下側(cè)安裝類似襟翼的裝置以控制側(cè)推力，豈不更好？不知道為什么，沒有人這樣做。NOTAR的噪音比涵道風(fēng)扇更低，安全性更好，在演示中，只要主旋翼不打到樹枝，直接把尾撐捅到樹叢里也照 樣安全飛行，但 NOTAR同樣沒有用到大型直升機(jī)上的例子。NOTAR只有麥道（現(xiàn)波音）直升機(jī)上使用，可能是專利的緣故。Main rotor wakeFan ig blow compnes&ed dir through ta tl boomMotion ofmain rotorTai 卜 boomCrass-sectionCirculationA